Оценка влияния пожаров на лесные экосистемы c учетом уровня развития лесотранспортной сети

УДК

625.711.84:630.431:630.181.43

DOI:

10.37482/0536-1036-2021-4-131-149

Аннотация

В настоящее время отсутствует единое научное понимание определения величины общего эколого-экономического ущерба от лесных пожаров на основе экосистемного подхода, учитывающего многостороннее назначение лесных благ и зависимость достижения эффективности лесохозяйственных и противопожарных мероприятий от уровня развития транспортной сети на территории лесного фонда. Цель статьи – разработка методики оценки величины эколого-экономического ущерба от пожаров лесным экосистемам с учетом фактора планирования лесной дорожной сети и ее апробация. Исследованы вопросы, касающиеся необходимости прогнозирования вероятности возникновения лесных пожаров, площади их распространения по территории лесного фонда, оценки возможного эколого-экономического ущерба лесным экосистемам. Изучение данных вопросов необходимо для своевременного проведения противопожарных и лесовосстановительных мероприятий, а также для определения величины оптимальных резервов, достаточных для ликвидации последствий лесных пожаров, оценки сопряженности показателя общего эколого-экономического ущерба от пожаров лесным экосистемам с непосредственно влияющим на этот показатель уровнем развития транспортной сети. Приведена разработанная авторами математическая модель, положенная в основу предлагаемого метода оценки величины эколого-экономического ущерба от пожаров лесным экосистемам с учетом фактора планирования создания и развития лесной дорожной сети. Разработка базируется на инструментарии экономико-математического моделирования, элементах теории вероятности и комбинаторики, а также комплексном междисциплинарном подходе к объекту исследования. Также описаны результаты расчетно-численного эксперимента при помощи разработанного методологического аппарата. Предложенная авторами методика может быть использована при выявлении наиболее пожароопасных территорий лесного фонда, разработке мероприятий по сохранению биоразнообразия, планировании рубок, лесовосстановительных работ и др.

Для цитирования: Ковалев Р.Н., Еналеева-Бандура И.М., Никончук А.В. Оценка влияния пожаров на лесные экосистемы c учетом уровня развития лесотранспортной сети //Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 131–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-131-149

Сведения об авторах

Р.Н. Ковалев¹, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: B-3695-2017, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8928-8765
И.М. Еналеева-Бандура², канд. техн. наук, науч. сотр.; ResearcherID: AAK-5364-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7032-9512
А.В. Никончук², канд. техн. наук, науч. сотр.; ResearcherID: AAI-9139-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9159-7978
¹Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100; е-mail: kir9624@yandex.ru
²Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037; е-mail: melnikov1978@inbox.ru, n_alex_krsk@mail.ru

Ключевые слова

лесные пожары, земли лесного фонда, эколого-экономический ущерб, лесная дорожная сеть

Для цитирования

Ковалев Р.Н., Еналеева-Бандура И.М., Никончук А.В. Оценка влияния пожаров на лесные экосистемы c учетом уровня развития лесотранспортной сети //Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 131–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-131-149

Литература

1. Апулеев И. Миллиарды за зверя: Минприроды обновило стоимость фауны // Газета.ru. 2019. 20 сент. Режим доступа: https://www.gazeta.ru/business/2019/09/20/12663211.shtml (дата обращения: 29.09.2019). Apuleyev I. Billions for the Beast: The Ministry of Natural Resources Has Updated the Cost of Fauna. Gazeta.Ru. 2019.

2. Архив погоды в Енисейске // ООО «Расписание Погоды». Режим доступа: https://rp5.by/Архив_погоды_в_Енисейске (дата обращения: 25.02.2021). Weather Archive in Yeniseisk. OOO «Raspisaniye Pogody». 2021.

3. Болданова Е.В., Богомолова Е.Ю., Давыдова Г.В. Многомерная характеристика влияния плотности лесных дорог на объем лесовосстановления и площадь лесных пожаров // Изв. Байкал. гос. ун-та. 2017. Т. 27, № 3. С. 350–358. Boldanova E.V., Bogomolova E.Y., Davydova G.V. Multidimensional Characteristics of the Influence of Forest Road Density on the Volume of Reforestation and the Area of Forest Fires. Izvestiya Baykal’skogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Baikal State University], 2017, vol. 27, no 3. рр. 350–358. DOI: https://doi.org/10.17150/2500-2759.2017.27(3).350-358

4. Болотов О.В., Ельдештейн Ю.М., Болотова А.С., Горяева Е.В., Мохирев А.П. Основы расчета и планирования устойчивого управления лесопользованием: моногр. Красноярск: СибГТУ , 2005. 183 с. Bolotov O.V., Eldestein Yu.M., Bolotova A.S., Goryayeva E.V., Mokhirev A.P. Fundamentals of Calculation and Planning of Sustainable Forest Management: Monograph. Krasnoyarsk, SibGTU Publ., 2005. 183 p.

5. Буряк Л.В., Иванов В.А., Зленко Л.В. Л есообразовательный процесс в нарушенных пожарами светлохвойных насаждениях Нижнего Приангарья // Фундаментальные исследования. 2015. № 2(8). С. 1709–1714. Buryak L.V., Ivanov V.A., Zlenko L.V. Forest Formation Processes in Violation Fire Light Coniferous Plantations Lower Angara Region. Fundamental’nyye issledovaniya [Fundamental Research], 2015, no. 2(8), pр. 1709–1714.

6. Бутусов О.Б., Редикульцева Н.И., Никифорова О.П. Балансовая математическая модель динамики лесных гарей // Междунар. науч.-исслед. журн. 2016. № 5(47), ч. 6. С. 75–79. Butusov O.B., Redikultseva N.I., Nikiforova O.P. Balance Mathematical Model of Burnt-out Forests Areas Dynamics. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal [International Research Journal], 2016, no. 5(47), part 6, pp. 75–79. DOI: https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.47.156

7. Васильев Д.В. Анализ естественного и искусственного возобновления на гарях 2010 года для выявления оптимальных условий после пожарного лесовосстановления в Юринском лесничестве // Мир науки и инноваций. 2015. Т. 15. С. 37–42. Vasil’yev D.V. Analysis of Natural and Artificial Regeneration on Burned Areas in 2010 to Determine the Optimal Conditions after Fire Reforestation in Yurino Forestry. Mir nauki i innovatsiy [World of science and innovation], 2015, vol. 15, pp. 37–42.

8. Волокитина А.В. Методические аспекты характеристики лесных участков после пожара // Вестн. Томск. гос. ун-та. 2015. № 3(31). С. 84–98. Volokitina A.V. Methodical Aspects for Describing Post-Fire Forest Site. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya [Tomsk State University Journal of Biology], 2015, no. 3(31), pp. 84–98. DOI: https://doi.org/10.17223/19988591/31/7

9. Гаврилова О.И., Пак К.А. Естественное восстановление леса после пожаров в республике Карелия // Успехи современного естествознания. 2017. № 12. С. 38–44. Режим доступа: https://www.natural-sciences.ru/pdf/2017/2017_12.pdf (дата обращения: 01.06.2021). Gavrilova O.I., Pak K.A. Natural Forest Restoration after Fires in the Republic of Karelia. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Advances in Current Natural Sciences], 2017, no. 12, pp. 38–44.

10. Громская Л.Я., Артемьев В.В., Левушкин Д.М. Методика определения стоимости строительства лесных автомобильных дорог // Лесн. вестн. 2019. Т. 23, № 1. С. 77–83. Gromskaya L.Ya., Artem’yev V.V., Levushkin D.M. Method of Determining Forest Roads Construction Cost. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2019, vol. 23, no. 1, pр. 77–83. DOI: https://doi.org/10.18698/2542-1468-2019-1-77-83

11. Денисов С.А., Конюхова Т.А., Рачкова Т.С. Управление лесовосстановлением на гарях // Вестн. ПГТУ . Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 3(27). С. 5–17. Режим доступа: https://www.volgatech.net/upload/iblock/3a0/3a06706417d5d74bce111bfb38e30a6.pdf (дата обращения: 01.06.2021). Denisov S.A., Konukhova T.A., Rachkova T.S. Forest Restoration Management at the Fire Sites. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovaniye [Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.:Forest. Ecology. Nature Management], 2015, no. 3(27), pp. 5–17.

12. КГАУ «Лесопожарный центр». Режим доступа: http://www.lpcentr.ru/ (дата обращения: 25.02.2021). KGAU “Forest Fire Center”. 2021.

13. Лесные пожары в России. Статистика и антирекорды // ТАСС . 2019. 29 июля. Режим доступа: https://tass.ru/info/6712527 (дата обращения: 31.05.2021). Forest Fires in Russia. Statistics and Anti-Records. TASS. 2019.

14. Лесохозяйственный регламент Северо-Енисейского лесничества: в ред. приказов министерства лесного хозяйства Красноярского края от 11.04.2019 № 676-од, от 20.01.2020 № 86-102-од, от 20.04.2020 № 86-742-од, от 12.03.2021 N 86-508-од. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/550243026 (дата обращения: 25.02.2021). Forest Management Regulations of the North-Yenisey Forestry: As Amended by the Orders of the Ministry of Forestry of Krasnoyarsk Krai of April 11, 2019 No. 676-od, of January 20, 2020 No. 86-102-od, of April 20, 2020 No. 86-742-od, of March 12, 2021 No. 86-508-od.

15. Макаров В.П., Малых О.Ф., Горбунов И.В., Пак Л.Н., Зима Ю.В., Банщикова Е.А., Желибо Т.В. Влияние пожаров на флористическое разнообразие сосновых лесов Восточного Забайкалья // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 1. С. 77–86. Makarov V.P., Malykh O.F., Gorbunov I.V., Pak L.N., Zima Yu.V., Banshchikova E.A., Zhelibo T.V. Influence of Fires on Pine Forest Floristic Diversity of the Eastern Transbaikal Territory. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 1, pp. 77–86. DOI: https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.1.77

16. Матвеева Т.А., Матвеев А.М. Экологическая роль лесных пожаров // Успехи современного естествознания. 2012. № 10. С. 107–109. Режим доступа: http://naturalsciences.ru/ru/article/view?id=30894 (дата обращения: 22.09.2019). Matveyeva T.A., Matveyev A.M. Ecological Role of Forest Fires. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Advances in Current Natural Sciences], 2012, no. 10, pp. 107–109.

17. Моисеева Е.Е., Южаков Д.В. Экономическая эффективность противопожарных мероприятий // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2009. № 23. С. 211–214. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22747020 (дата обращения: 01.06.2021). Moiseyeva E.E., Yuzhakov D.V. Economic Efficiency of Fire Prevention Measures. Aktual’nyye problemy lesnogo kompleksa, 2009, no. 23, pр. 211–214.

18. Морозова А. Сколько стоит потушить лесные пожары в Сибири. Три варианта // 66.ru. 2019. 1 авг. Режим доступа: https://66.ru/news/society/223701/ (дата обращения: 25.02.2021). Morozova A. How Much Does It Cost to Extinguish Forest Fires in Siberia. Three Options. Network Publication “Modern Portal of Yekaterinburg – 66.ru”. 2019.

19. Приказ Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 8 июля 2014 г. № 313 «Об утверждении Правил тушения лесных пожаров» (с изменениями и дополнениями на 16 февр. 2017 г.) // Гарант.Ру: информ.-прав. портал. Режим доступа: https://base.garant.ru/71674632/ (дата обращения: 22.02.2021). Order of the Ministry of Natural Resources and Environment of the Russian Federation of July 8, 2014 No. 313 “On Approval of the Rules for Extinguishing Forest Fires”.

20. Потапова Е.В. Экономическая оценка ущербов лесам от пожаров с учетом экологических рисков (на территории Свердловской области) автореф. дис. ... канд. экон. наук. Новосибирск, 2006. 22 с. Potapova E.V. Economic Assessment of Forest Damage from Fires, Taking into Account Environmental Risks: In the Sverdlovsk Region: Cand. Econ. Sci. Diss. Abs. Novosibirsk, 2006. 22 p.

21. Потапова Е.В. Математический подход к оценке величины ущерба лесным экосистемам // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2007. Т. 2, № 2. С. 190–194. Potapova E.V. A Mathematical Approach to Assessing the Damage to Forest Ecosystems. Interekspo Geo-Siberia, 2007, vol. 2, no. 2, pp. 190–194. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201403353

22. Сныткин Г.В. Лесные пожары и борьба с ними на Крайнем Северо-Востоке Сибири: дис... д-ра с.-х. наук. М., 2002. 314 с. Snytkin G.V. Forest Fires and Fight against Them in the Far North-East of Siberia: Dr. Agric. Sci. Diss. Moscow, 2002. 314 p.

23. Хильченко Н.В., Литвинова А.А., Пашнина О.С. Оценка эколого-экономического ущерба (методы и практика): [методика]. Екатеринбург: Ин-т экономики УрО РАН, 2004. 32 с. Khil’chenko N.V., Litvinova A.A., Pashnina O.S. Assessment of Ecological and Economic Damage (Methods and Practice). Yekaterinburg, Institute of Economics UB RAS Publ., 2004. 32 p.

24. Bouchard M., Pothier D. Long-Term Influence of Fire and Harvesting on Boreal Forest Age Structure and Forest Composition in Eastern Québec. Forest Ecology and Management, 2011, vol. 261, iss. 4, pp. 811–820. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2010.11.020

25. Burke C.P., Jones D.L. On the Polarity and Continuing Current in Unusually Large Lightning Flashes Deduced from ELF Events. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, 1996, vol. 58, iss. 5, pр. 531–548. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-9169(95)00054-2

26. Carrasco L.R., Nghiem T.P.L., Sunderland T., Koh L.P. Economic Valuation of Ecosystem Services Fails to Capture Biodiversity Value of Tropical Forests. Biological Conservation, 2014, vol. 178, pp. 163–170. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2014.08.007

27. Conard S.G., Sukhinin A.I., Stocks B.J., Cahoon D.R., Davidenko E.P., Ivanova G.A. Determining Effects of Area Burned and Fire Severity on Carbon Cycling and Emissions in Siberia. Climatic Change, 2002, vol. 55, iss. 1-2, pp. 197–211. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1020207710195

28. González Cabán A. Wildland Fire Management Policy and Fire Management Economic Efficiency in the USDA Forest Service. Proceedings of the IV International Wildland Fire Conference. Seville, Spain, 2007. 17 p. Available at: http://gfmc.online/iwfc/sevilla-2007/Keynote-Gonzales-Caban.pdf (accessed 22.02.21).

29. Hansen A.J., Spies T.A., Swanson F.J., Ohmann J.L. Conserving Biodiversity in Managed Forests: Lessons from Natural Forests. BioScience, 1991, vol. 41, iss. 6, pp. 382–392. DOI: https://doi.org/10.2307/1311745

30. Martinez-Harms M.J., Bryan B.A., Balvanera P., Law E.A., Rhodes J.R., Possingham H.P., Wilson K.A. Making Decisions for Managing Ecosystem Services. Biological Conservation, 2015, vol. 184, pp. 229–238. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2015.01.024

31. Schaich H., Milad M. Forest Biodiversity in a Changing Climate: Which Logic for Conservation Strategies? Biodiversity and Conservation, 2013, vol. 22, iss. 5, pp. 1107–1114. DOI: https://doi.org/10.1007/s10531-013-0491-7

32. Soriano L.R., de Pablo F., Tomas C. Ten-Year Study of Cloud-to-Ground Lightning Activity in the Iberian Peninsula. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2005, vol. 67, iss. 16, pр. 1632–1639. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.08.019

33. Venier L.A., Thompson I.D., Fleming R., Malcolm J., Aubin I., Trofymow J.A., Langor D., Sturrock R., Patry C., Outerbridge R.O., Holmes S.B., Haeussler S., de Grandpré L., Chen H.Y.H., Bayne E., Arsenault A., Brandt J.P. Effects of Natural Resource Development on the Terrestrial Biodiversity of Canadian Boreal Forests. Environmental Reviews, 2014, vol. 22(4), pp. 457–490. DOI: https://doi.org/10.1139/er-2013-0075

Ссылка на английскую версию:

Assessment of the Impact of Fires on Forest Ecosystems Considering the Level of Development of the Forest Transportation Network

ASSESSMENT OF THE IMPACT OF FIRES ON FOREST ECOSYSTEMS CONSIDERING THE LEVEL OF DEVELOPMENT OF THE FOREST TRANSPORTATION NETWORK

Rudolf N. Kovalev¹, Doctor of Engineering, Prof.; ResearcherID: B-3695-2017,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8928-8765
Irina M. Enaleeva-Bandura², Candidate of Engineering, Research Scientist;
ResearcherID: AAK-5364-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7032-9512
Alexandr V. Nikonchuk², Candidate of Engineering, Research Scientist;
ResearcherID:AAI-9139-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9159-7978
¹Ural State Forest Engineering University, ul. Sibirskiy trakt, 37, Yekaterinburg, 620100, Russian Federation; e-mail: kir9624@yandex.ru
²Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, prosp. im. gaz. «Krasnoyarskiy rabochiy», 31, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation; e-mail: melnikov1978@inbox.ru, n_alex_krsk@mail.ru

Abstract. Currently, we can state the fact that there is no developed unified scientific approach to determining the degree of the total ecological and economic damage from forest fires based on the ecosystem approach, taking into account the multipurpose of forest benefits and the dependence of achieving the effectiveness of forestry and fire-fighting measures on the level of development of the transportation network on the territory of the forest fund. Hence, we can conclude that the development of a method for assessing the magnitude of ecological and economic damage from fires to forest ecosystems considering the factor of planning a forest road network is an urgent scientific issue. In this regard, the purpose of the article is to develop a methodology for assessing the degree of ecological and economic damage from fires to forest ecosystems, taking into account the planning factor of the forest road network and its testing. Within this framework, the article outlines the issues under study concerning the need for forecasting: the probability of forest fires, the area of their spread over the territory of the forest fund, the assessment of the degree of the possible ecological and economic damage to forest ecosystems. The study of these issues is necessary for the timely implementation of fire-prevention and restoration measures, as well as the determination of the value of optimal reserves sufficient to eliminate the consequences of forest fires, the assessment of the correlation of the indicator of total ecological and economic damage from fires with the level of development of the transportation network, which directly affects this indicator. The article presents a mathematical model developed by the authors, which forms the basis of the proposed method for assessing the degree of ecological and economic damage from fires considering the factor of planning the creation and development of the forest road network. The presented methodological development is based on the tools of economic and mathematical modeling, elements of the theory of probability and combinatorics, as well as an integrated interdisciplinary approach to the research object. The article also presents the results of a computational and numerical experiment using the developed methodological apparatus. The methodology proposed by the authors can be used in identifying the most fire-hazardous areas of the forest fund, development of measures to preserve biodiversity, planning logging, reforestation work, etc.
For citation: Kovalev R.N., Enaleeva-Bandura I.M., Nikonchuk A.V. Assessment of the Impact of Fires on Forest Ecosystems Considering the Level of Development of the Forest Transportation Network. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 131–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-131-149

Keywords: forest fires, forest fund lands, ecological and economic damage, forest road network.